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      鐵吸氧腐蝕與析氫腐蝕的實驗改進

      2019-03-07 11:21:48羅小艷周均睿
      考試周刊 2019年20期
      關鍵詞:碳粉鐵粉

      羅小艷 周均睿

      摘 要:鐵的吸氧腐蝕演示實驗,是人教版高中化學新教材《化學反應原理》(選修4)課本中的一個實驗,由于所用鐵釘表面積較小、導管較粗,按照課本上的方法進行實驗,需要較長的時間才能觀察到明顯的實驗現(xiàn)象,不利于進行課堂實驗教學。鑒此,筆者對該實驗經(jīng)過研究提出了新的改進方法,不僅可以完成鐵的吸氧腐蝕,還可以完成鐵的析氫腐蝕,筆者采用橡膠隔板隔開的雙通管為主體的復合實驗裝置在1~2 min內(nèi)同時完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕。對比明顯,現(xiàn)象突出。

      關鍵詞:橡膠隔板;雙通管;NaCl溶液;鐵粉;碳粉;CH3COOH溶液

      一、 問題提出

      鐵的吸氧腐蝕演示實驗,是人教版高中化學新教材《化學反應原理》(選修4)課本中的一個實驗,而且鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕作為原電池教學的重點內(nèi)容,生活中常見的是鐵的吸氧腐蝕。由于所用鐵釘表面積較小、導管較粗,按照課本上的方法進行實驗,需要較長的時間才能觀察到明顯的實驗現(xiàn)象,不利于進行課堂實驗教學。鑒此,筆者對該實驗經(jīng)過研究提出了新的改進方法,不僅可以完成鐵的吸氧腐蝕,還可以完成鐵的析氫腐蝕,筆者采用橡膠隔板隔開的雙通管為主體的復合實驗裝置在1~2min內(nèi)同時完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕。進行兩個實驗的對比,現(xiàn)象明顯,趣味性強,給學生留下了深刻的印象。

      二、 實驗過程

      (一) 實驗用品

      試劑:NaCl溶液、鐵粉、碳粉、CH3COOH溶液、滴有酚酞的水。

      儀器:雙通管一個、橡膠隔板一個、單孔橡膠塞兩個、小試管兩個、導管兩個。

      (二) 實驗儀器裝置圖及組裝說明

      雙通管中間用橡膠隔板隔開,導管要短一些細一些,以便觀察到明顯的實驗現(xiàn)象。

      (三) 實驗步驟、現(xiàn)象及結論

      1. 向鐵粉中加入少量碳粉,混合均勻,分別用飽和NaCl溶液和稀CH3COOH溶液潤濕過(濕過,撒入雙通管的左右兩邊)。

      2. 向兩只小試管中分別加入滴有酚酞的水。

      3. 按圖所示連接好裝置,2 min左右可觀察到左邊滴有酚酞的水被吸入玻璃管中,A處變紅,說明發(fā)生了吸氧腐蝕,讓學生分析其原理:鐵做負極,失去電子,F(xiàn)e-2e-Fe2+,在溶液中的氧氣得到電子生成O2-:O2+2H2O+4e-4OH-。Fe2++2OH-Fe(OH)2,F(xiàn)e(OH)2極不穩(wěn)定,在空氣中發(fā)生4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,F(xiàn)e(OH)3不穩(wěn)定,長期放置后失水形成鐵銹。由于O2的消耗,雙通管左邊壓強變小,大氣壓將左端試管中滴有酚酞的水壓入試管中,導致A處出現(xiàn)紅色。右邊B處有氣泡產(chǎn)生,說明發(fā)生了析氫腐蝕。原理:

      鐵做負極,失去電子,F(xiàn)e-2e-Fe2+,在溶液中的H+得到電子發(fā)生:2H++2e-H2↑。

      第一、使宏觀實驗現(xiàn)象與微觀的原理解釋一致,以實驗提供的事實為支持,使學生對吸氧腐蝕使氧氣參與反應的事實由抽象到直觀,促使學生對吸氧腐蝕、析氫腐蝕的本質(zhì)的認識和理解,且印象深刻。此實驗的設計解決了宏觀的實驗現(xiàn)象如何與微觀的原理解釋一致的問題,有利于教師突破重點難點,創(chuàng)新該實驗的設計,使教學效果達到預期的目標。

      第二、用自制的儀器,同時完成鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕,實驗現(xiàn)象對比明顯,印象深刻,達到了預期效果。

      第三、啟發(fā)引導學生的思維活動,學生對吸氧腐蝕溶于水膜的氧氣得電子被還原感到難以理解,因為他們?nèi)狈Ω行哉J識,此實驗的設計很自然地啟發(fā)引導學生由實驗現(xiàn)象去分析反應原理,該實驗的裝置設計能激活學生的新思維。

      參考文獻:

      [1]譚文生.鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕對比實驗設計[J].化學教學,2011(6).

      [2]于永民、鄒正良、李勝榮.鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕的實驗原理探查[J].化學教學,2015(10).

      [3]廖可珍,聶海林.吸氧腐蝕與析氫腐蝕實驗的研究[J].化學教育,1987(3).

      [4]江軍.基于原理解讀的鐵的吸氧腐蝕實驗再設計[J].化學教育,2015(15).

      [5]王祖浩.化學反應原理.第4版[M].南京:江蘇教育出版社,2009.

      作者簡介:

      羅小艷,周均睿,云南省曲靖市,云南曲靖一中。

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